Устройство для регулирования температуры Советский патент 1980 года по МПК G05D23/19 

I

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть применено для регулирования температуры в системах термостатирования.

Известно устройство регулирования температуры, содержащее датчик, преобразующий блок, блокзадающий закон регулирования, исполнительньШ блок Flj .

Однако устройство для регулирования температуры может поддерживать только одно значение температуры в термостате, на которое настроен датчик. В этом случае время подготовки к рабочему режиму определяется временем прогрева термостата от минимального значения температуры окружающей среды заданного рабочего диапазона до температуры, на которую настроен датчик. Сокращение времени подготовки при этом Ьозможно за счет увеличения мощности обЬгрева.

Наиболее близким к изобретению техническим рещением является устройство :Для регулирования температуры, содержащее преобразователь аналог-код, включа-

,юший генератор прямоугольных импульсов, блок формирования пилообразного напряжения, подключенный к выходам преобразователя аналог-код, элемент ИЛИ, подключенный к входам преобразователя аналог код, пороговый блок, на подается сигнал, пропорциональный ксжтролируемой температуре, выход которого подкгаочен к выходу преобразователя аналог-код, дешифратор, блок запуска, триггер управления, элементы И, фсрмирсеатель двоичного кода, блок перезаписи, формирователь упра ляющего сигнала, исполнительный элемент .

Известное ухггройство работает, cneqjnoщим образом. После включения питания блок запуска устанавливает в исходное состояние формирователь двоенного кода, исполнительный элемент, тфеобразователь анала1 -вод, а триггер управления переводит в состояние .

Прямоугольные импульсы с генератора . поступают на блок формирования пилообразного напряжения и на датчвк регулируемого параметра. С датчика импульсы амплитуды пропорциональной величины регулируемого параметра поступают на пороговый- блок, где сравниваются с пилооб разным напряжением. Число импульсов, прошедших через пороговый блок и открытый элемент И, записьшается в двоичном коде в формирователе. Это число является характеристикой регулируемого параметра в момент включения.

После окончания первого периода (период опроса пилообразного напряжения дешифратор вырабатывает импульс, который определяет начало следующего периода опроса, разрешает работу блока перезаписи и переводит триггер в состояниеО

Начиная со второго периода, число импульсов, характеризующее значение регулируемого параметра, с порогового блока через открытьй элемент И посяупает на формирователь управляющего сигнала, где происходит вычитание числа импульсов на вькоде порогового блока в данный период опроса из числа, записанного формирователе.

До окрнчанйя формирования пилообразного напряжения, но после окончания oneрации вычитания, дешифратор вырабатывает импульс, которьш через элемент И разрешает работу исполнительного элемента.

Если текущее значение регулируемого параметра равно значению, заданному в формирователе, то на выходе исполнительного элемента отсутствует сигнал управления} если текущее значение меньше, то на вькоде появляется сигнал, вьсзывающий увеличение управляющего воздействия, если текущее значение больше, то на вььходе появляется сигнал, вьиьшающий уменьшение регулирующего воздействия.

Недостатки известного устройства - сложность конструкции, сравнение текущего значения температуры с заданной величиной. Формированиеуправляющих сигналов производится не непрерьюно, а в опреде- ленные промежутки периодов пилообразного напряжения, что снижает точность регулирования температуры, а также надежность работы устройства.

Цель изобретения - повышение точноети и надежности устройств.

Поставленная цель достигается тем, ч устройство содержит последовательно соединенные компаратор и первый элемент НЕ, а также второй элемент НЕ, вход которого соединен с выходсм порогового блока и вторым BXOMcevi триггера управле, ния, второй выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выхо

блока формирования пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен ко второму входу порогового блока и выходу датчика температуры, а выход - ко второму входу второго элемента И, третий вхо которого соединен с выходом элемента НЕ и первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, третий вход третьего элемента И соединен с первым выходом триггера управления, а выход - со вторым входом формирователя управляющего сигнала, выход блока запуока соединен со вторыми входами исполнительного элемента и формирователя пилообразного напряжения. В указанном устройстве формирователь пилообразного напряжения содержит последовательно соединенные двоичный счетчик и преобразователь код-анался:,

На чертеже приведена функциональная схема предложенного устройства.

Устройство содержит блок 1 запуска, двоичный счетчик 2, блок формирования пнлообразнсяо напряжения 3, триггер 4 управления, первый элемент 5 И, второй элемент 6 И, третий элемент 7 И, генератсч 8 прямоугольных импульсов, преобразователь 9 код-аналог, пороговый блсж 1О, датчик 11 температуры, втсфой элемент 12 НЕ, компаратор 13, формирователь 14 управляющего сигнала, первый элемент 15 НЕ, исполнительный элемент 16.

Устройство работает следующим образом.

После включения питания блок 1 запуска устанавливает в исходное состояние двоичный счетчик 2, исполнительный элемент 3, а триггер 4 управления переводит в состояиие О. При этом с выхода триггера 4 управления на второй вход первого эле-мента 5 И поступает высокий потенциал, а, на первые входы второгю элемента в И н третий вход элемента 7 И - низкий потенциал. Поэтому прямоугольные импульсы с ВЫХОДИ генератора 8 прямоугольных импульсов, пройдя.через элемент 5 И, поступают на вход двоичного счетчика 2. Так как выход двоичнаго счетчика 2 соединен с входом преобразователя 9 код-аналог, то каждое текущее содержимое двоичного счетчика 2 преобразуется в напряжение преобразователем 9 код-аналог. Таким образом, на выходе преобразователя 9 код-аналог получается ступенчато возрастающее, т.е. Это напр пилообразное напряжение в жение поступает на первый вход порогов го блока 10, а на второй вход порогово го блока 10 поступает напряжение с, с входа датчика 11 температуры,./наприме от термопары, терморезисторов и т.д.), пропорциональное величине регулируемо го параметра. При ci на выходе по рогового блока 10 сигнал отсутствует, двоичный счетчик 2 продолжает заполняться импульсами с выхода элемента 5 И и поэтому нагфяжение увеличивается. Когда напряжение ft становится равным с/ч, т.е. при - сА 1 на выходе поро гового блока 10 появляется сигнал 1, который перебрасывает триггер 4 управления в другое состояние, т.е. в состояние. Когда на выходе порогового блока 1О - сигнал 1, на выходе второго элемента 12 НЕ - сигнал О и поэтому на выходе элементов 6 И и 7 И сигнал о сутствует. Как видно из чертежа, когда триггер 4 управления переходит в состоя ние 1, на первый вход элемента S И поступает низкий потенциал, заполнение двоичного счетчика 2 импульсами прекра щается и число, находящееся в этот момент в двоичном счетчике 2,является характеристикой регулируемого параметра. Это число запоминается в двоичном счетчике 2, что соответствует напряжению на вькоде преобразователя 9 кодаЗналог. После этого текущее значение регулируемой температуры, т.е. напряжение «Л, с выхода датчика температуры непрерывно сравнивается с напряжением Р в компараторе 13 и в пороговсм бло ке 1О (чувствительность компаратора вь5 бирают больше или равной чувствительное ти порогового блока). В зависимости от знака отклонения текущего значения регулируемой температуры от заданной устройство вырабатывает управляющий сигнал, вызывающий увеличение или уменьшение управляющего воздействия. Например, если текущее значение регулируемой температуры больше от заданного, т.е. , то на вькоде порогового блока 10 получается сигнал О, а на выходе элемента 12 НЕ - высокий потенциал, т.е. сигнал I. Так как в это время на вькоде компаратора 13 имеется высокий потенциал, то сигнал 1 с выхода элемента 12 НЕ проходит через элемент б И и поступает в формирователь 14 управляющего сигаала, который вьфабатьшает сигнал, вызьюающий уменьшение управляющего воздейст756 ВИЯ. При уменьшении текущего значения температуры до , т.е. при сЛ- ,на выходе порогового блока получается cinsнал , а на выходе элемента 12 НЕ сигнал О и поэтому на выходе 6 И и 7 И сигнал отсутствует. Если текущее значение регул|фуемой температуры меньше от заданного, т.е. Р , то на выходе пороговсях блока Ю - сигнал О, а на выходе элемента 12 НЕ - высокий потенциал, т.е. сигнал 1. При 01, р на выходе компаратора 13 - низкий потенциал, т.е. CHINнал О, а на вькоде первого элемента 15 НЕ - сигнал . Поэтому сигнал с выхода элемента 12 НЕ проходит через элемент 7 И и поступает в фсфмирователь управляющего воздействия. При увеличении текущего значения температуры До А , т.е.при tjk р , на выходе порогового блока появляется сигнал 1, а на выходе элемента 12 НЕ - сигнал О и поэтому на вьрсоде элементов 6 И н 7 И сигнал отсутствует. Далее регулирование температуры повторяется аналогично сяисанному. Использование компаратс а и элементов НЕ упрощает схему устройства. Ввиду непрерьшного сравнения текущего значения регулируемой температуры с заданной, а также ввиду того, что управляющее воздействие вьфабатывается как только текущее значение температуры отклоняется от заданной на величину больше, чем чувствительность компаратс а, то повышается точность регулирования температуры. Поскольку в препложенном устройстве не требуется согласования амплитуды игналов, приходящих с датчика, с амплиудой) пилообразного напряжения, то поышается надежность работы устройства. Формула изобретения 1. Устройство для регулирования темературы, содержащее датчик температуы, последовательно- соединенные гелераф импульсов,первый элемент И, блок ормирования пш1О(эбразного напряжения пороговый блок,послеаоватепьно соеиненные блок запуска триггер утфавло ия второй элемент И, формкроватепь правпяклцих сигналов л исполнительный лемент, а также третий элемент И, тличающийся тем, что с цеью повьшзения точности и нааежнос1%

устройства, оно схэдержит последовательно соепиненные компаратор и первый элемент НЕ, а также второй элемент НЕ, вхоц которого соецинея с выходом порогового блока и вторым входом триггера управления, второй выхоа которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход блока формирования пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора,второй вход которого подключен ко второму входу порогового блока и выходу датчика температуры, а. выход - ко второму входу элемента И, третий вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ и первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, третий вход третьего элемента И соединен с первым выходом

триггера управления, а выход - со вторым входом формирователя управляющего сигнала, выход блока запуска соединен с вторыми входами исполнительного элемента и формирователя пилообразного напряжения.

2. Устройство по п. I, о т л и ч а ющ е е с я тем, что формирователь пилообразного напряжения содержит последовательно соединенные двоичный счетчик и преобразователь код-аналог.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Архипов Г. В. Автоматическое регулирование поверхностных теплообменников. М., - Энергия, 1971, с. 52.

2.Авторское свидетельство СССР № 547736, кл. G O5D 23/19, 1976 (прототип).